49(3), 253～261(2020) https://doi.org/10.3746/jkfn.2020.49.3.253
염지 분쇄돈육에서 아질산염 대체재로써 하수오 분획물의 항산화 활성
박재인1․임준구1․주진우1․김거유1․강선문2
1강원대학교 동물응용과학과
2농촌진흥청 국립축산과학원 축산물이용과
Antioxidant Activity of a Fraction from Polygoni multiflori radix as an Alternative to Nitrite in Cured-Ground Pork
Jae In Pak1, Jun-Gu Lim1, Jin Woo Jhoo1, Gur Yoo Kim1, and Sun Moon Kang2
1Department of Applied Animal Science, Kangwon National University
2Animal Products Utilization Division, National Institute of Animal Science, Rural Development Administration
ABSTRACT This study compared the quality characteristics of cured-ground pork containing an added Polygoni mutiflori radix (PMR) fraction or nitrite to investigate the antioxidant activity of the PMR fraction as an alternative to nitrite. Cured-ground pork was prepared for five treatments (control, no chloroform fraction (CF) and nitrite; T1, 150 ppm nitrite; T2, 100 ppm nitrite＋0.1% CF; T3, 50 ppm nitrite＋0.3% CF; T4, 0.5% CF), and then stored for 9 days at 4°C. The fraction yield was in the following order: water> chloroform> butanol> ethyl acetate (P<0.05), but the total polyphenol content was in the following order: ethyl acetate> butanol> chloroform> water (P<0.05).
At a concentration of 1.00, 3.00, and 5.00 mg/mL, the solvent fractions had twelve, seven, and five times higher (P<0.05) DPPH radical scavenging activity and forty-two, four, and four times higher (P<0.05) reducing ability than WF. SOD-like activity at a concentration of 5.00 mg/mL was in the following order: chloroform> butanol> ethyl acetate> water (P<0.05). The T2, T3, and T4 groups showed a higher (P<0.05) pH value than the control group but a lower (P<0.05) pH value than the T1 group. TBARS content lower (P<0.05) in T1, T2, and T3 than the control group. At 9 day of storage, the volatile basic nitrogen content was lower (P<0.05) in the T2 and T3 groups than the control group, but there was no difference between the T1 and T2 groups. These findings suggest that CF from PMR has the potential to alter nitrite partially in processed meat products.
Key words: Polygoni mutiflori radix, fraction, antioxidant, nitrite, pork
Received 21 November 2019; Accepted 29 December 2019 Corresponding author: Sun Moon Kang, Animal Products Utiliza- tion Division, National Institute of Animal Science, Rural Develop- ment Administration, Wanju, Jeonbuk 55365, Korea
E-mail: smkang1014@naver.com, Phone: +82-63-238-7394 Author information: Jae In Pak (Professor), Jun-Gu Lim (Graduate student), Jin Woo Jhoo (Professor), Gur Yoo Kim (Professor)
서 론
하수오(Polygoni multiflori radix, 중국에서는 Heshouwu 로 부름)는 마디풀과(Polygonaceae)에 속하는 다년생 덩굴 성 식물인 하수오(Polygonum multiflorum Thunb)의 덩이 뿌리 건조물로써 동양에서는 전통적으로 약재로 사용해왔 다(Sun 등, 2018). 특히 중국에서는 수 세기 동안 하수오를 노화와 관련된 질환들을 치료하는 데에 활용했으며, 최근에 는 아시아의 여러 국가에서 기능성 식품으로 주목받고 있다 (Zuo 등, 2008). 하수오에는 폴리페놀, 플라보노이드, 다당 류, 안트라퀴논(anthraquinone), 스틸벤(stilbene), 탄닌과 같은 다양한 생리활성 성분들을 함유하고 있어 항산화, 항노
화, 항암, 항염증, 항독소, 면역증진 효과를 가지고 있을 뿐 만 아니라 종기, 말라리아, 완하(Laxative), 고혈압과 고지 혈증 치료, 간과 신장에의 영양분 공급, 적혈구수와 골밀도 증가, 탈모 개선에도 효과가 있다고 보고되고 있다(Kim 등, 2000; Park, 2000; Cho 등, 2001; Lee 등, 2004; Seo 등, 2008; Jiao와 Zuo, 2009; Du 등, 2010; Yu 등, 2011; Chen 등, 2018).
육가공제품의 주요 염지제 중 하나인 아질산염은 염지육 만의 독특한 풍미와 육색을 생성하며, 고기 내에 존재하는 금속이온을 흡착시키고 자유라디칼을 제거함으로써 지방산 화와 변색을 억제한다(Sebranek, 2009; Wójciak 등, 2014).
뿐만 아니라 아질산염의 가장 중요한 역할은 미생물에 의한 부패를 지연시키고, 인체에 유해한 독소를 생성하는 병원성 식중독균의 생장도 억제한다(Sebranek 등, 2012). 하지만 최근에 아질산염의 발암 가능성으로 인해 세계 암 연구재단/
미국 암 연구협회(World Cancer Research Fund/Amer- ican Institute for Cancer Research, 2007)는 아질산염을 발암물질로 지정했고, 국제 암 연구기관(International Agen-
cy for Research on Cancer, 2015)은 햄, 소시지, 베이컨 등의 육가공품을 1급 발암물질로 분류해 관련 산학계에서는 지금도 아질산염의 인체 유해성에 대한 논란이 일고 있다.
현대 식품 소비 트렌드가 품질과 건강 중심으로 전환되면 서 소비자들은 인체에 안전하면서 건강에 유익한 천연 식품 첨가물을 요구하고 있다(Alahakoon 등, 2015). 이에 따라 육가공 분야에서는 발암물질로 부정적으로 인식되고 있는 아질산염을 대체하고자 산수유나무, 뽕나무, 단삼, 하고초, 선복화, 뽕나무, 토마토, 셀러리, 베어베리, 홍국색소 등 천 연물의 대체효과에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 특히 지방산화 억제 효과에 초점을 맞추고 있다(Cho 등, 2007;
Jiang과 Xiong, 2016; Pöhnl, 2016). 이러한 이유는 지방산 화가 육제품의 변색, 단백질 산화와 조직감 변질을 촉진하고 악취와 독성물질을 발생시켜 신선도와 인체 안전성을 떨어 뜨리기 때문이다(Gray 등, 1996; Xiong, 2000). 하지만 하 수오를 아질산염 대체재로 활용하기 위해 육제품에서 아질 산염과 항산화 효과를 비교 검증한 연구는 현재까지 보고된 바 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 아질산염 대체재로써 하수오 분획물의 항산화 활성을 구명하기 위해 하수오 분획 물과 아질산염을 첨가한 염지 분쇄돈육의 품질 특성을 비교 하고자 실시했다.
재료 및 방법
하수오 분획물 제조
본 실험의 재료인 하수오(국산) 분말은 지역 한약재 유통 업체로부터 구입한 후 32 mash의 표준체(Standard Testing Sieve No. 35, Chunggye Co., Seoul, Korea)를 이용해 500 μm 이하의 입자로 걸러냈다. 하수오 분획물 제조를 위해 하수오 분말 600 g과 ethanol(HPLC grade, J. T. Baker, Phillipsburg, NJ, USA) 2,000 mL를 혼합하고 sonicator로 1시간 동안 처리한 후 filter paper No. 2(Whatman Inter- national Ltd., Maidstone, England)로 여과했다. 이후 여과 액을 rotary vacuum evaporator(N-1000, Eyela Tokyo Rikakikai Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 이용해 40°C에서 감 압농축 하고 3차 증류수(200 mL)에 녹여 분액 깔때기에 넣 은 다음 chloroform, ethyl acetate 및 butanol(HPLC grade, J. T. Baker) 200 mL로 각각 5회씩 순차적으로 분획했다.
각각의 분획물들은 rotary vacuum evaporator를 이용해 다 시 감압농축 하고, 동결건조(FD-1000, Eyela Tokyo Ri- kakikai Co., Ltd.) 한 후 실험 직전까지 -20°C에 보관했다.
분획물 수율
하수오 분획물의 수율은 하수오 분말의 무게(g)에 대한 최종 분획물 무게(g)의 백분율(%)로 산출했다.
총 폴리페놀 함량
총 폴리페놀 함량은 Folin과 Dennis(1912)의 방법에 의해
실시했다. 하수오 분획물(1.00 mg/mL 50% ethanol) 40 μL 와 증류수 1.56 mL를 혼합하고, Folin-Ciocalteu’s phenol reagent(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 100 μL를 첨가해 실온에서 5분간 방치했다. 이후 20% Na2CO3
300 μL를 첨가하고 40°C에서 30분간 incubation 한 다음 UV-vis spectrophotometer(UV-mini-1240, Shimazu Co., Kyoto, Japan)를 이용해 750 nm에서 흡광도를 측정했다.
최종 결과는 gallic acid의 standard curve를 이용해 분획물 1 g당 mg gallic acid equivalent(GAE)로 산출했다.
DPPH 라디칼 소거력
DPPH(1,1′-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 라디칼 소거 력은 Abe 등(2000)의 방법을 이용하여 실시했다. 하수오 분획물(1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL 50% ethanol) 200 μL와 ethanol 800 μL, 150 μM DPPH(in methanol) 1 mL를 10 초간 혼합한 후 30°C, 암실에서 30분간 incubation 한 다음 517 nm에서 흡광도를 측정했다. 최종 결과는 blank(50%
ethanol 1 mL)에 대한 하수오 분획물의 억제율(%)로 나타 냈으며, 표준 항산화 물질인 L-ascorbic acid(1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL)의 DPPH 라디칼 소거력과 비교했다.
환원력
환원력은 Yen과 Chen(1995)의 방법을 이용하여 실시했 다. 하수오 분획물(1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL 50% etha- nol) 2.5 mL와 0.2 M sodium phosphate buffer(pH 6.6) 2.5 mL, 1% potassium ferricyanide 2.5 mL를 혼합한 후 50°C에서 20분간 incubation 한 다음 10% trichloroacetic acid(TCA) 2.5 mL를 첨가했다. 혼합물은 2°C, 22,453×g (Sorvall RC-5C Plus Centrifuge, Kendro Laboratory Prod- ucts, Newtown, CT, USA)에서 15분간 원심분리 했다. 분 리된 상등액 5 mL에 증류수 5 mL와 0.1% iron(Ⅲ) chlor- ide 1 mL를 첨가하고 실온에서 10분간 방치한 후 700 nm 에서 흡광도를 측정했다. 최종 결과는 흡광도로 나타냈으며, L-ascorbic acid의 환원력과 비교했다.
SOD 유사 활성
Superoxide dismutase(SOD) 유사 활성은 Marklund와 Marklund(1974)의 pyrogallol autoxidation 방법을 이용 하여 실시했다. 하수오 분획물(1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL 50% ethanol) 200 μL(blank: 50% methanol 200 μL)를 50 mM tris-HCl buffer(pH 8.5, 10 mM EDTA 함유) 3 mL와 혼합한 후 7.2 mM pyrogallol 200 μL를 첨가한 다음 25°C에서 10분간 incubation 했다. 이후 1 N HCl 1 mL를 첨가해 반응을 정지시킨 후 420 nm에서 흡광도를 측정했 다. 최종 결과는 pyrogallol autoxidation에 대한 억제율(%) 로 나타냈으며, L-ascorbic acid의 SOD 유사 활성과 비교 했다.
염지 분쇄돈육 제조 및 설계
염지 분쇄돈육을 제조하기 위해 지역 식육 판매점으로부 터 국산 돼지 뒷다리육(삼원교잡종)을 구입했으며, 하수오 분획물 중에서 아질산나트륨 대체재는 분획 수율과 항산화 활성을 모두 고려하여 chloroform 분획물로 선정했다. 우선 등지방, 결체조직 및 혈액을 깨끗이 제거한 후 meat chop- per(MS-12S, Hankook Fujee Industries Co., Ltd., Suwon, Korea)를 이용해 6 mm와 4 mm plate로 순차적으로 분쇄 한 다음 1 kg씩 5개 처리구로 나누었다. 모든 처리구에 공통 으로 분쇄육 무게의 1% 수준으로 NaCl을 첨가하고, 처리구 별로 각각 아질산나트륨 150 ppm(T1), 아질산나트륨 100 ppm＋하수오 chloroform 분획물 0.1%(T2), 아질산나트륨 50 ppm＋하수오 chloroform 분획물 0.3%(T3), 하수오 chloroform 분획물 0.5%(T4)를 첨가한 후 혼합했으며, 대 조구(C)는 아질산나트륨과 하수오 chloroform 분획물 모두 첨가하지 않았다. 이후 혼합물을 Φ50×12 mm의 petri dish (SPL Life Sciences Co., Ltd., Pocheon, Korea)를 이용해 1개 처리구당 20개씩 패티로 성형하고, 식품포장용 선상 저 밀도 폴리에틸렌 랩(Cleanwrap Co., Ltd., Gimhae, Korea) 으로 포장한 다음 4°C에서 9일간 저장했다. 시료는 저장 0, 3, 6, 9일째에 1개 처리구당 무작위로 5개씩 선택해 실험에 이용했다.
pH
pH는 Seyfert 등(2007)의 방법에 준하여 실시했다. 돈육 시료 3 g을 증류수 27 mL와 함께 Warring blender(PH91, SMT Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 이용해 2,800×g에서 30 초간 균질한 후 pH meter(SevenEasy pH, Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Zürich, Switzerland)로 측정했다.
지방산화도
지방산화도는 Sinnhuber와 Yu(1977)의 2-thiobarbitu- ric acid reactive substances(TBARS) 방법을 이용하여 실시했다. 돈육 시료 0.5 g(blank: 증류수 0.5 mL)을 항산화 제(54% propylene glycol-40% Tween20-3% butylated hydroxytoluene-3% butylated hydroxyanisole) 200 μL, 1% TBA-0.3% NaOH 3 mL와 10초간 혼합하고, 2.5%
TCA-36 mM HCl 17 mL를 첨가한 후 100°C에서 30분간 가열했다. 이후 상등액 5 mL와 chloroform 2 mL를 원심분 리용 tube에 옮기고, 2,550×g(GS-6R Centrifuge, Beck- man Instruments, Inc., Palo Alto, CA, USA)에서 30분간 원심분리 한 다음 532 nm에서 상등액의 흡광도를 측정했다.
최종 결과는 분쇄육 1 kg당 mg malondialdehyde(MDA)로 산출했다.
단백질 변질도
단백질 변질도는 Kohsaka(1975)의 휘발성 염기질소 측 정법을 이용하여 실시했다. 돈육 시료 5 g과 5% TCA 20
mL를 Warring blender(PH91, SMT Co., Ltd.)로 2,800×g 에서 1분간 균질하고, 5% TCA로 균질액의 최종 부피를 50 mL로 조정한 후 Whatman filter paper No. 2로 여과했다.
여과액(1 mL)을 Conway dish의 외실에 옮기고 내실에는 Conway’s borate buffer 1 mL를 넣은 다음 다시 외실에 50% K2CO3 1 mL를 첨가했다. 이후 vacuum grease를 바 른 뚜껑과 클립으로 Conway dish를 완전히 밀봉하고, 37°C 에서 90분간 incubation 한 다음 내실의 반응액을 0.01 N HCl(Factor: 1.003)로 적정했다. 최종 결과는 분쇄육 무게 의 mg%로 산출했다.
통계분석
본 실험을 통해 얻은 결과는 SPSS(2009) 프로그램을 이 용해 통계분석을 수행했다. 하수오 분획물의 수율과 총 폴리 페놀 함량은 one-way analysis of variance(ANOVA)로 분 석했으며, 하수오 분획물의 종류(water, chloroform, bu- tanol, ethyl acetate) 및 농도(1.00, 3.00, 5.00 mg/mL)가 DPPH 라디칼 소거력, 환원력 및 SOD 유사 활성에 미치는 영향과 하수오 chloroform 분획물, 아질산나트륨의 첨가수 준(C, T1, T2, T3, T4) 및 저장기간(0, 3, 6, 9일)이 염지 분쇄돈육의 pH, 지방산화도, 단백질 변질도에 미치는 영향 은 two-way ANOVA로 분석했다. 그리고 평균 간에 유의적 인 차이는 Duncan’s multiple range test로 5% 수준에서 검증했다.
결과 및 고찰
하수오 분획물 수율
하수오 water 및 solvent 분획물의 수율을 비교한 결과는 Fig. 1과 같다. 하수오 분획물의 수율은 water 분획물(4.61
%)> chloroform 분획물(2.72%)> butanol 분획물(0.28%)>
ethyl acetate 분획물(0.08%) 순으로 높게 나타났다(P<
0.05). Shin 등(2018)은 50% ethanol을 이용한 하수오 추 출물의 수율은 28.4%였고, 이 추출물을 ethyl acetate로 분 획했을 때 수율은 2.1%였다고 보고했다. 또한 Wakeel 등 (2019)은 추출 용매의 종류별로 약용작물 뿌리 추출물의 수 율을 측정했을 때 water 및 water/solvent 혼합용액을 이용 한 추출 수율이 가장 높았으며, ethyl acetate를 이용한 추출 수율이 가장 낮았다고 본 실험 결과와 동일하게 보고했다.
총 폴리페놀 함량
하수오 water 및 solvent 분획물의 총 폴리페놀 함량을 비교한 결과는 Fig. 2와 같다. 본 실험 결과에서 하수오 ethyl acetate 분획물이 188.82 mg GAE/g으로 분획물 중에서 가장 많은 폴리페놀을 함유하는 것으로 나타났다(P<0.05).
그다음으로 butanol 분획물(155.35 mg GAE/g)> chloro- form 분획물(86.61 mg GAE/g)> water 분획물(68.89 mg GAE/g) 순으로 높게 나타났다(P<0.05). Shin 등(2018)의
a a a
ey ex ez
cx cy
dz
dy dx
cz
bx bx by
0 20 40 60 80 100 120
1.00 3.00 5.00
Concentration (mg/mL) DPPH radical scavenging . activity (%) .
Ascorbic acid WF CF BF EAF
Fig. 3. Comparison of 1,1′-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity of water and solvent fractions from Polygoni multiflori radix. WF, water fraction; CF, chloroform fraction; BF, butanol fraction; EAF, ethyl acetate fraction. Val- ues represent mean±SD. Different letters (a-e) above the bars indicate a significant difference among different fractions within same concentration (P<0.05). Different letters (x-z) above the bars indicate a significant difference among different concentra- tion within same fraction (P<0.05).
c d b
a
0 1 2 3 4 5 6
WF CF BF EAF
Fraction yiled (%) .
Fig. 1. Comparison of fraction yield of water and solvent frac- tions from Polygoni multiflori radix. WF, water fraction; CF, chloroform fraction; BF, butanol fraction; EAF, ethyl acetate fraction. Values represent mean±SD. Different letters (a-d) above the bars indicate a significant difference among different frac- tions (P<0.05).
d
c
b
a
0 40 80 120 160 200 240
WF CF BF EAF
Polyphenol (mg GAE/g fraction) .
Fig. 2. Comparison of total polyphenol content of water and solvent fractions from Polygoni multiflori radix. WF, water frac- tion; CF, chloroform fraction; BF, butanol fraction; EAF, ethyl acetate fraction. Values represent mean±SD. Different letters (a- d) above the bars indicate a significant difference among differ- ent fractions (P<0.05).
연구에서는 하수오 ethyl acetate 분획물의 총 폴리페놀 함 량은 239.6 mg GAE/g으로 보고했으며, 이 수치는 본 실험 결과보다 약간 높은 수치였다. 또한 Jiang 등(2011)은 60%
ethanol 및 water를 이용한 하수오 추출물의 총 폴리페놀 함량은 각각 72.65 및 21.37 mg GAE/g이라고 보고했다.
이렇게 본 연구와 선행연구의 총 폴리페놀 함량 간에 약간의 차이가 있었던 이유는 추출 용매의 종류와 방법이 달랐기 때문이다. Wakeel 등(2019)은 water 및 solvent로 제조한 약용작물 뿌리 추출물의 총 폴리페놀 함량을 비교했을 때 solvent 추출물이 water 추출물보다 폴리페놀을 높게 함유 했고, ethyl acetate 추출물의 폴리페놀 함량이 chloroform 추출물보다 높았다고 보고했으며, 이는 본 연구와 동일했다.
DPPH 라디칼 소거력
하수오 water 및 solvent 분획물의 DPPH 라디칼 소거력 을 비교한 결과는 Fig. 3과 같다. Two-way ANOVA로 분석
한 결과(data not shown) 하수오 분획물의 종류, 농도 및 이들의 상호작용은 각각 DPPH 라디칼 소거력에 유의적인 영향을 미쳤다(P<0.001). 하수오 분획물의 각 농도(1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL)별로 water 및 solvent 분획물의 DPPH 라디칼 소거력을 비교한 결과를 보면 모든 농도에서 ethyl acetate 분획물> chloroform 및 butanol 분획물> water 분획물 순으로 유의적으로 높은 수치를 보였다(P<0.05). 특 히 solvent 분획물은 1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL에서 water 분획물보다 각각 12, 7 및 5배 이상의 DPPH 라디칼 소거력 을 나타내었다. 또한 ethyl acetate 분획물은 3.00 mg/mL 의 농도에서 91.87%, chloroform 분획물은 5.00 mg/mL의 농도에서 91.73%로 ascorbic acid의 DPPH 라디칼 소거력 과 근접한 수치를 보였다. 하수오 water 및 solvent 분획물 별로 농도에 따른 DPPH 라디칼 소거력을 비교한 결과를 보면 water, chloroform 및 butanol 분획물은 농도가 증가 함에 따라 유의적으로 증가했다(P<0.05). Ethyl acetate 분 획물의 경우 1.00 mg/mL에서 3.00 mg/mL로 증가했을 때 유의적인 증가를 보였다(P<0.05). 현재까지 추출 및 분획 solvent의 종류에 따른 하수오 분획물의 DPPH 라디칼 소거 력에 대한 연구가 보고되지 않았다. 하지만 Kim 등(2015) 및 Lin 등(2015)의 선행연구에서 하수오 추출물의 DPPH 라디칼 소거력이 확인된 바 있다. 하수오는 페놀, 플라보노 이드, 안트라퀴논, 스틸벤, 다당류, 탄닌 등의 다양한 항산화 성분들을 함유하고 있으며, 하수오의 대표적인 안트라퀴논 에는 aloe-emodine, emodine, rhein, physcione, 스틸벤 에는 2,3,5,4′-stilbene glucoside, polydatin, 2,3,5,4′-tet- rahydroxystilbene-2-O-β-D-glucoside, resveratrol이 보고됐다(Liu 등, 2005; Zuo 등, 2008; Jiao와 Zuo, 2009;
Zhu 등, 2012; Zhu 등, 2017).
ay ax
dz
cx ex bx
bx
bcy cy
cx ay bx
dx cz dy
0 20 40 60 80 100 120
1.00 3.00 5.00
Concentration (mg/mL)
SOD-like activity (%) .
Ascorbic acid WF CF BF EAF
Fig. 5. Comparison of superoxide dismutase (SOD)-like activity of water and solvent fractions from Polygoni multiflori radix. WF, water fraction; CF, chloroform fraction; BF, butanol fraction;
EAF, ethyl acetate fraction. Values represent mean±SD. Different letters (a-e) above the bars indicate a significant difference among different fractions within same concentration (P<0.05). Different letters (x-z) above the bars indicate a significant difference among different concentration within same fraction (P<0.05).
ax
ay
az
ey ex ez
dx
dy dz
cy cx
cz
bx
by
bz
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
1.00 3.00 5.00
Concentration (mg/mL)
Reducing ability (OD700 nm) . Ascorbic acid WF
CF BF
EAF
Fig. 4. Comparison of reducing ability of water and solvent frac- tions from Polygoni multiflori radix. WF, water fraction; CF, chloroform fraction; BF, butanol fraction; EAF, ethyl acetate fraction. Values represent mean±SD. Different letters (a-e) above the bars indicate a significant difference among different frac- tions within same concentration (P<0.05). Different letters (x-z) above the bars indicate a significant difference among different concentration within same fraction (P<0.05).
환원력
하수오 water 및 solvent 분획물의 환원력을 비교한 결과 는 Fig. 4와 같다. Two-way ANOVA로 분석한 결과(data not shown) 하수오 분획물의 종류, 농도 및 이들의 상호작 용은 각각 환원력에 유의적인 영향을 미치는 것으로 나타났 다(P<0.001). 하수오 분획물의 농도별로 water 및 solvent 분획물의 환원력을 비교한 결과를 살펴보면 ethyl acetate 분획물> butanol 분획물> chloroform 분획물> water 분획 물 순으로 높게 나타났다(P<0.05). Solvent 분획물은 1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL의 농도에서 water 분획물보다 각각 42, 4 및 4배 이상의 환원력을 보여주었다. 또한 ethyl ace- tate 분획물의 경우 3.00 및 5.00 mg/mL의 농도에서 각각 1.54 및 2.04로 분획물 중에서 ascorbic acid의 환원력과 가장 근접한 수치를 나타내었다. 하수오 water 및 solvent 분획물별로 농도에 따른 환원력을 비교한 결과를 살펴보면 모든 분획물들의 환원력이 농도가 증가할수록 현저하게 증 가했으며(P<0.05), 특히 water 분획물의 경우 1.00 mg/mL 에서 3.00 mg/mL로 증가했을 때 36배 가까이 급격하게 증 가했다. 이러한 실험 결과는 solvent(butanol) 추출물의 환 원력이 water 추출물보다 높았다는 Du 등(2010)의 보고와 동일했다. 하수오의 환원력은 Jiang 등(2011)의 연구에서도 보고된 바 있다. 이들은 33종 약용작물의 환원력을 비교했 을 때 하수오 ethanol(60%) 추출물의 환원력은 33종 중에 서 4번째로, water 추출물의 환원력은 8번째로 높았다고 설명했다. 또한 Granato 등(2018)은 약용작물의 환원력은 총 폴리페놀 함량과 밀접한 정의 상관관계를 가진다고 보고 했으며, 이는 총 폴리페놀 함량이 높은 순으로 하수오 분획 물들의 환원력이 높게 나타난 본 실험 결과와 일치했다.
SOD 유사 활성
하수오 water 및 solvent 분획물의 SOD 유사 활성을 비 교한 결과는 Fig. 5와 같다. Two-way ANOVA로 분석한 결과(data not shown) SOD 유사 활성에서 하수오 분획물 의 종류(P<0.01), 농도(P<0.001) 및 상호작용(P<0.01)의 유의적인 효과가 있었던 것으로 나타났다. 하수오 분획물의 농도별로 water 및 solvent 분획물의 SOD 유사 활성을 비 교한 결과를 보면 1.00 및 3.00 mg/mL의 농도에서 butanol 분획물> water 분획물> chloroform 분획물> ethyl ace- tate 분획물 순으로 높게 나타났으며(P<0.05), 5.00 mg/mL 의 농도에서는 chloroform 분획물> butanol 분획물> ethyl acetate 분획물> water 분획물 순으로 높게 나타났다(P<
0.05). 또한 1.00 mg/mL의 농도에서 모든 분획물들의 SOD 유사 활성이 ascorbic acid(30.29%)보다 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). Kim(2008)의 연구에서도 하수오 추출 물의 SOD 유사 활성에 대해 보고된 바 있으며, 이들은 하수 오 분말 10 g과 80% ethanol 100 mL를 혼합하고 가열처리 한 후 4배 농축했을 때 SOD 유사 활성이 19.8%로 나타났다 고 설명했다.
pH
아질산나트륨 대체재로써 하수오 chloroform 분획물이 염지 분쇄돈육의 4°C, 9일 저장 중 pH에 미치는 영향은 Fig.
6과 같다. Two-way ANOVA로 분석한 결과(data not shown) 하수오 chloroform 분획물 및 아질산나트륨의 첨 가수준(P<0.01), 저장기간(P<0.001), 이들의 상호작용(P<
0.01)이 염지 분쇄돈육의 pH에 유의적인 영향을 미치는 것 으로 나타났다. 저장기간별 하수오 chloroform 분획물 및 아질산나트륨의 첨가수준에 따른 pH를 살펴보면 모든 저장 기간 동안 분획물 첨가구들(T2, 아질산나트륨 100 ppm＋
aw ax
ay
az
bx bw by
bz
bx bw by
bz
bx bw by
bz
aw
ax ay
az
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
0 3 6 9
Storage time (day)
TBARS (mg MDA/kg meat) . C T1 T2 T3 T4
Fig. 7. Effect of chloroform fraction from Polygoni multiflori radix as an alternative to nitrite on 2-thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) content of cured-ground pork for 9 days at 4°C. C, control, non-added with both sodium nitrite and chloroform fraction; T1, added with 150 ppm sodium nitrite;
T2, added with 100 ppm sodium nitrite and 0.1% chloroform fraction; T3, added with 50 ppm sodium nitrite and 0.3% chloro- form fraction; T4, added with 0.5% chloroform fraction. Values represent mean±SD. Different letters (a,b) above the bars in- dicate a significant difference among different treatments within same storage time (P<0.05). Different letters (w-z) above the bars indicate a significant difference among different storage times within same treatment (P<0.05).
ez ez cy
cxax axy ay az
dy cz bx bx
cy bz bx bx
dz bx by
bx
5.3 5.5 5.7 5.9 6.1 6.3
0 3 6 9
Storage time (day)
pH .
C T1 T2 T3 T4
Fig. 6. Effect of chloroform fraction from Polygoni multiflori radix as an alternative to nitrite on pH value of cured-ground pork for 9 days at 4°C. C, control, non-added with both sodium nitrite and chloroform fraction; T1, added with 150 ppm sodium nitrite; T2, added with 100 ppm sodium nitrite and 0.1% chloro- form fraction; T3, added with 50 ppm sodium nitrite and 0.3%
chloroform fraction; T4, added with 0.5% chloroform fraction.
Values represent mean±SD. Different letters (a-e) above the bars indicate a significant difference among different treatments within same storage time (P<0.05). Different letters (x-z) above the bars indicate a significant difference among different storage times within same treatment (P<0.05).
분획물 0.1%; T3, 아질산나트륨 50 ppm＋분획물 0.3%;
T4, 분획물 0.5%)의 pH가 대조구(분획물 및 아질산나트륨 무첨가구)보다 유의적으로 높게 나타났으나(P<0.05), 아질 산나트륨 단독 첨가구(150 ppm, T1)의 pH보다 유의적으로 낮은 수치를 보여주었다(P<0.05). 또한 마지막 저장 9일째 에는 하수오 분획물 및 아질산나트륨 혼합 첨가구들(T2, T3)이 분획물 단독 첨가구(T4)보다 유의적으로 높은 pH를 나타냈다(P<0.05). 처리구별로 저장기간에 따른 pH의 변화 를 살펴보면 모든 처리구들의 pH가 저장기간 동안 유의적으 로 감소했으나(P<0.05), 분획물 첨가구들(T2, T3, T4)과 아질산나트륨 단독 첨가구(T1)가 대조구에 비해 느리게 감 소했다. 이러한 실험 결과는 식물성 추출물 또는 분말을 육 가공품에 첨가했을 때 pH가 무첨가구와 차이가 없었고 아질 산나트륨 첨가구보다 낮았다는 Riel 등(2017) 및 Aquilani 등(2018)의 보고와 유사했다. 본 연구에서 하수오 chloro- form 분획물 첨가구의 pH가 저장기간 동안 대조구보다 높게 유지됐던 이유는 하수오 분획물의 항균 효과로 인해 유산균 의 생장이 억제됐기 때문으로 판단된다(Hospital 등, 2015;
Shin 등, 2018).
지방산화도
아질산나트륨 대체재로써 하수오 chloroform 분획물이 염지 분쇄돈육의 4°C 저장 중 지방산화도(TBARS 함량)에 미치는 영향은 Fig. 7과 같다. Two-way ANOVA로 분석한 결과(data not shown) 염지 분쇄돈육의 TBARS 함량은 하 수오 chloroform 분획물 및 아질산나트륨의 첨가수준(P<
0.01), 저장기간(P<0.001), 이들의 상호작용(P<0.01)에 의 해 유의적인 영향을 받았다. 저장기간별 하수오 chloroform
분획물 및 아질산나트륨의 첨가수준에 따른 TBARS 함량을 살펴보면 저장기간 동안 분획물 및 아질산나트륨 혼합 첨가 구(T2, T3)와 아질산나트륨 단독 첨가구(T1)의 TBARS 함 량이 대조구보다 유의적으로 낮게 나타났다(P<0.05). 처리 구별로 저장기간에 따른 TBARS 함량의 변화를 살펴보면 모든 처리구들이 저장기간 동안 유의적으로 증가했으며(P<
0.05), 저장 9일째에 저장 0일보다 2배 가까이 증가했다.
하수오의 지방산화 억제 효과는 일부 동물실험들에서 보고 된 바 있다. Lee 등(2004)은 노화가 유발된 쥐를 이용한 실험에서 하수오환을 급여했을 때 간의 glutathione per- oxidase(GSH-Px) 활성이 증가하고 혈장의 TBARS 농도 가 감소했다고 보고했다. 또한 Chen 등(2018)도 노화가 유 발된 쥐를 이용한 실험에서 혈청과 뇌의 SOD 및 GSH-Px 활성이 증가하고 TBARS 농도는 낮아졌다고 보고했다.
단백질 변질도
아질산나트륨 대체재로써 하수오 chloroform 분획물이 염지 분쇄돈육의 4°C 저장 중 단백질 변질도(휘발성 염기질 소 함량)에 미치는 영향은 Fig. 8과 같다. Two-way ANOVA 로 분석한 결과(data not shown) 염지 분쇄돈육의 휘발성 염기질소 함량은 하수오 chloroform 분획물 및 아질산나트 륨의 첨가수준(P<0.05) 및 저장기간(P<0.001)에 의해 유의 적인 영향을 받았으나, 이들의 상호작용은 유의적으로 영향 을 미치지 않았다(P>0.05). 저장기간별 하수오 chloroform 분획물 및 아질산나트륨의 첨가수준에 따른 휘발성 염기질 소 함량을 보면 저장 9일째에 분획물 및 아질산나트륨 혼합 첨가구들(T2, T3)의 휘발성 염기질소 함량이 대조구보다
ax
y y
z
cx y y
y
xy bcx y
z
bx yz y
z
bx y y
z
0 3 6 9 12 15 18 21
0 3 6 9
Storage time (day)
VBN (mg%) .
C T1 T2 T3 T4
Fig. 8. Effect of chloroform fraction from Polygoni multiflori radix as an alternative to nitrite on volatile basic nitrogen (VBN) content of cured-ground pork for 9 days at 4°C. C, control, non-added with both sodium nitrite and chloroform fraction; T1, added with 150 ppm sodium nitrite; T2, added with 100 ppm sodium nitrite and 0.1% chloroform fraction; T3, added with 50 ppm sodium nitrite and 0.3% chloroform fraction; T4, added with 0.5% chloroform fraction. Data are indicated as mean±SD.
Values represent mean±SD. Different letters (a-c) above the bars indicate a significant difference among different treatments with- in same storage time (P<0.05). Different letters (x-z) above the bars indicate a significant difference among different storage times within same treatment (P<0.05).
유의적으로 낮게 나타났으며(P<0.05), 아질산나트륨 100 ppm＋분획물 0.1% 첨가구(T2)의 경우 아질산나트륨 단독 첨가구(T1)의 휘발성 염기질소 함량과 큰 차이가 없었다 (P>0.05). 처리구별로 저장기간에 따른 휘발성 염기질소 함 량을 보면 모든 처리구들이 저장기간 동안 유의적으로 증가 했으나(P<0.05), 우리나라 식육의 휘발성 염기질소 함량 제 한기준(Ministry of Food and Drug Safety, 2019)인 20 mg%를 초과하지 않았다. 식육에서 단백질 변질은 지방산화 와 밀접한 연관성을 가지고 있으며, 지방산화로 인해 발생한 자유라디칼이 연쇄반응을 통해 단백질 또는 아미노산을 저분 자 질소화합물로 산화시킨다(Xiong, 2000; Lund 등, 2007).
이러한 기작으로 미루어봤을 때 하수오 chloroform 분획물 의 지방산화 억제 효과로 인해 염지 분쇄돈육의 단백질 변질 도 억제된 것으로 사료된다. Cho와 Chung(2010)의 연구에 서도 폴리페놀이 풍부한 녹차 분말을 첨가한 세절돈육을 4°C에서 12일 동안 저장했을 때 첨가수준이 증가할수록 TBARS와 휘발성 염기질소의 생성이 모두 억제됐다고 보고 됐으며, 이는 본 연구 결과와 유사했다. 또한 이들은 저장기 간 동안 관능요원에 의한 색깔, 풍미, 조직감 및 종합적 기호 도 평가에서도 녹차 분말을 첨가한 세절돈육이 무첨가 세절 돈육보다 높은 점수를 받았다고 보고했다. 일반적으로 육제 품에서 발생하는 지방산화는 색깔과 조직감을 변질시키고 풍 미를 떨어뜨리며 악취를 증가시킨다(Gray 등, 1996; Xiong, 2000). 따라서 본 연구에서는 염지 분쇄돈육의 냉장저장기 간 동안 관능평가를 실시하지는 않았으나, 하수오 분획물 첨가구들에서 염지 분쇄돈육의 지방산화와 단백질 변질이 현저하게 억제됐으므로 대조구의 색깔, 풍미, 조직감 및 종
합적 기호도보다 높게 유지했을 것이라 판단된다.
요 약
본 연구는 아질산염 대체재로써 하수오 분획물의 항산화 활 성을 구명하기 위해 하수오 분획물과 아질산염을 첨가한 염 지 분쇄돈육의 품질 특성을 비교하고자 실시했다. 염지 분쇄 돈육은 하수오 chloroform 분획물 및 아질산나트륨 첨가수 준에 따라 5개 처리구들(대조구, 무첨가구; T1, 아질산나트 륨 150 ppm; T2, 아질산나트륨 100 ppm＋분획물 0.1%;
T3, 아질산나트륨 50 ppm＋분획물 0.3%; T4, 분획물 0.5
%)로 제조한 다음 4°C에서 9일간 저장했다. 하수오 분획물 의 수율은 water> chloroform> butanol> ethyl acetate 순으로 높았으며(P<0.05), 총 폴리페놀 함량은 이와 반대로 ethyl acetate> butanol> chloroform> water 순으로 높았 다(P<0.05). 하수오 분획물의 DPPH 라디칼 소거력은 sol- vent 분획물이 1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL의 농도에서 wa- ter 분획물보다 각각 12, 7 및 5배 이상 높았다(P<0.05).
환원력은 1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL의 농도에서 water 분 획물보다 각각 42, 4 및 4배 이상 높았다(P<0.05). SOD 유사 활성은 5.00 mg/mL의 농도에서는 chloroform> bu- tanol> ethyl acetate> water 순으로 높았다(P<0.05). 염지 분쇄돈육의 pH는 모든 저장기간 동안 하수오 chloroform 분획물 첨가구들(T2, T3, T4)의 pH가 대조구보다 높았으 나(P<0.05), 아질산나트륨 단독 첨가구(T1)보다 낮았다(P<
0.05). TBARS 함량은 저장기간 동안 분획물 및 아질산나트 륨 혼합 첨가구들(T2, T3)과 아질산나트륨 단독 첨가구(T1) 가 대조구보다 낮았다(P<0.05). 휘발성 염기질소 함량은 저 장 9일째에 분획물 및 아질산나트륨 혼합 첨가구들(T2, T3) 이 대조구보다 낮게 나타났으며(P<0.05), T2의 휘발성 염 기질소 함량은 T1과 큰 차이가 없었다. 따라서 하수오 분획 물로 육가공제품의 아질산나트륨을 일부 대체할 수 있을 것 으로 판단된다.
감사의 글
본 연구는 강원대학교 학술연구조성사업(과제번호: C1009 770-01-01)의 지원에 의해 수행되었으며, 이에 감사드립 니다.
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